JP2001097765A - Mullite crystal-containing ceramic and its manufacturing - Google Patents

Mullite crystal-containing ceramic and its manufacturing

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for manufacturing a mullite crystal-containing ceramic, capable of inverting high strength to the ceramic, even when sewage sludge-incinerated ash is used as a raw material, and to provide a product composed of the same ceramic. SOLUTION: This method for manufacturing the subject ceramic from the sewage sludge-incinerated ash comprises (a) a process for charging the sewage sludge-incinerated ash, a clay mineral containing alumina in an amount of >=20 wt.% based on the total, and a ceramic material, (b) a process for mixing the ash, the clay mineral and the ceramic material, and (c) a process for baking the mixture formed by the mixing process, wherein a crystal quartz phase and an amorphous glass phase are formed in the ceramic to be contained mainly in a matrix of the ceramic, and a crystalline phase comprising mullite is formed in the amorphous glass phase. Thus, the ceramic which has the matrix mainly comprising the crystal quartz phase and the amorphous glass phase, and the amorphous glass phase of which contains the crystalline phase comprising mullite is obtained.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、セラミックスおよ
びその製造技術に関する。より詳細には、下水汚泥等を
焼却して生じる焼却灰等から高強度のセラミックスを製
造する方法および当該方法によって得られる高強度セラ
ミックス製品に関する。
The present invention relates to ceramics and a technique for manufacturing the same. More specifically, the present invention relates to a method for producing high-strength ceramics from incinerated ash generated by incinerating sewage sludge and the like, and a high-strength ceramic product obtained by the method.

【0002】[0002]

【従来の技術】下水汚泥等を焼却処分した際には、廃棄
物として大量に焼却灰が生じることから、かかる焼却灰
の有効利用が望まれている。従来、この種の焼却灰は土
壌改良材等にそのまま利用されるほか、焼却灰をいった
ん溶融・スラグ化した後に適当なサイズに粉砕すること
によってコンクリート骨材や路盤材等のセラミックス製
品として再利用されている。例えば、特開平8−225
363号公報や特開平9−100151号公報には、下
水汚泥焼却灰等を原料とするセラミックス及びその製造
方法が記載されている。
2. Description of the Related Art When sewage sludge or the like is incinerated, a large amount of incinerated ash is generated as waste, so that effective utilization of such incinerated ash is desired. Conventionally, this kind of incinerated ash is used as it is as soil improvement material, etc., and the incinerated ash is once melted and converted into slag, then crushed to an appropriate size and reused as ceramic products such as concrete aggregates and roadbed materials. Have been. For example, JP-A-8-225
Japanese Patent Application Publication No. 363 and Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-100151 describe ceramics using sewage sludge incineration ash and the like as a raw material and a method for producing the same.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
製法によって製造された焼却灰等を原料とするセラミッ
クスでは、満足すべき強度の実現が不可能であった。こ
のため、かかる焼却灰等を原料とするセラミックスは、
陶管その他の比較的高強度が要求されるセラミック製品
としては利用し得ず、瓦、タイルといったあまり高強度
が要求されない建築用資材や土木用資材に利用されるに
とどまっていた。
However, ceramics made from incinerated ash or the like manufactured by a conventional manufacturing method cannot achieve satisfactory strength. Therefore, ceramics made from such incinerated ash etc.
It could not be used as a ceramic pipe or other ceramic products requiring relatively high strength, and was only used for construction materials and civil engineering materials that do not require very high strength, such as tiles and tiles.

【0004】そこで本発明は、下水汚泥の焼却灰等を原
料とするセラミックスに関する上記従来の問題点を解決
するべく創出されたものである。本発明の目的とすると
ころは、下水汚泥等の焼却灰のさらなる有効利用を図る
べく、下水汚泥等の焼却灰を原料としても高強度のセラ
ミックスが得られ得る方法およびその結果物を提供する
ことである。
Accordingly, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems relating to ceramics made from incinerated ash of sewage sludge or the like. An object of the present invention is to provide a method capable of obtaining a high-strength ceramic even using incinerated ash such as sewage sludge as a raw material, and a result thereof in order to further utilize incinerated ash such as sewage sludge. It is.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明は、下水汚泥焼却灰あるいはその他の汚泥焼
却灰からセラミックスを製造する方法であって、(a).下
水汚泥焼却灰あるいはその他の汚泥焼却灰とアルミナ含
有率が鉱物質全体の20重量%またはそれ以上である粘
土材とセラミック材とを供給する工程、(b).当該下水汚
泥焼却灰あるいはその他の汚泥焼却灰と粘土材とセラミ
ック材とを混合する工程、および、(c).当該混合する工
程によって得られた混合物を焼成する工程を包含し、基
質中に主として石英結晶部分と非晶質ガラス部分とを生
じさせ、当該非晶質ガラス部分にムライトから成る結晶
部分を生じさせる、セラミックス製造方法を提供する。
本明細書において「セラミック材」とは、セメント・ガ
ラス・煉瓦等を包含する広義の陶磁器類系無機材料をい
う。陶磁器破砕物やセメント粉末は本明細書にいうセラ
ミック材の典型例である。また、本明細書において「粘
土材」とは、粘土を構成し得る種々の鉱物類(典型的に
は各種の粘土鉱物、ケイ酸塩鉱物)から成る無機材料を
いう。カオリン等の粘土の水分を除く鉱物質部分は本明
細書にいう粘土材の典型例である。
In order to achieve the above object, the present invention relates to a method for producing ceramics from sewage sludge incineration ash or other sludge incineration ash, comprising the steps of (a). Supplying a sludge incineration ash and a clay material and a ceramic material having an alumina content of 20% by weight or more of the entire mineral substance, and (b). The sewage sludge incineration ash or other sludge incineration ash and a clay material And a step of mixing a ceramic material, and, (c) including a step of firing the mixture obtained by the mixing step, mainly producing a quartz crystal portion and an amorphous glass portion in the substrate, A method for producing a ceramic is provided, wherein a crystal part made of mullite is generated in the amorphous glass part.
In the present specification, the “ceramic material” refers to a ceramics-based inorganic material in a broad sense including cement, glass, brick, and the like. Crushed ceramics and cement powder are typical examples of the ceramic material referred to in this specification. In this specification, the term "clay material" refers to an inorganic material composed of various minerals (typically, various clay minerals and silicate minerals) that can constitute clay. The mineral portion of clay, such as kaolin, excluding the water content is a typical example of the clay material referred to in this specification.

【0006】上記本発明のセラミックス製造方法では、
産業廃棄物として大量に生じる下水汚泥あるいはその他
の汚泥の焼却灰に、粘土材とセラミック材を供給・混合
する。このことによって、たとえ下水汚泥焼却灰等に高
率にカルシウム成分やリン酸成分が存在する場合であっ
ても上記混合物中でこれら成分の含有率を相対的に低下
させ得る。従って、得られる焼成物(セラミック焼結
体)の緻密性を向上させることができる。
In the method for producing a ceramic according to the present invention,
Supply and mix clay and ceramic materials to the incineration ash of sewage sludge or other sludge generated in large quantities as industrial waste. Thereby, even if the calcium component and the phosphoric acid component are present at a high rate in the sewage sludge incineration ash and the like, the content of these components can be relatively reduced in the mixture. Therefore, the denseness of the obtained fired product (ceramic sintered body) can be improved.

【0007】また、本発明のセラミックス製造方法で
は、混合する粘土材(すなわち鉱物類集合体)としてア
ルミナ含有率が20重量%またはそれ以上であるものを
使用することを特徴とする。このことによって、アルミ
ナ成分の含有率は原料焼却灰に比べ上記混合物中で高く
なる。従って、本発明のセラミックス製造方法によれ
ば、得られる焼成物の基質(マトリックス)中におい
て、その主要構成要素として石英結晶部分(相)と非晶
質ガラス部分(相)とを生じさせるとともに当該非晶質
ガラス中に高強度結晶体であるムライトから成る結晶部
分を偏析させることができる。これにより、従来のもの
よりも高強度のセラミックス(即ち下水汚泥焼却灰由来
のセラミックス)を得ることができる。
[0007] Further, the ceramic manufacturing method of the present invention is characterized in that as the clay material to be mixed (namely, the aggregate of minerals), a material having an alumina content of 20% by weight or more is used. As a result, the content of the alumina component is higher in the mixture than in the raw material incineration ash. Therefore, according to the ceramic manufacturing method of the present invention, a quartz crystal part (phase) and an amorphous glass part (phase) are generated as main constituents in a substrate (matrix) of the obtained fired product, and It is possible to segregate a crystal part composed of mullite which is a high-strength crystal in the amorphous glass. As a result, ceramics having higher strength than conventional ones (ie, ceramics derived from sewage sludge incineration ash) can be obtained.

【0008】本発明のセラミックス製造方法として好ま
しいものでは、上記(b).工程において、下水汚泥焼却灰
あるいはその他の汚泥焼却灰が20〜40重量%、上記
粘土材が30〜40重量%、上記セラミック材が30〜
40重量%の比率でこれら材料が混合される。かかる混
合比に設定することによって、得られるセラミックスの
緻密性と強度とを高い次元で両立させることができる。
In a preferred method of the present invention, in the step (b), the sewage sludge incineration ash or other sludge incineration ash is 20 to 40% by weight, the clay material is 30 to 40% by weight, Ceramic material 30 ~
These materials are mixed in a ratio of 40% by weight. By setting such a mixing ratio, it is possible to achieve both high density and high strength of the obtained ceramic.

【0009】また、本発明のセラミックス製造方法とし
てさらに好ましいものでは、上記(b).工程において混合
された混合物中のP25含有量が当該混合物全体の8重
量%またはそれ以下となるように、上記下水汚泥焼却灰
あるいはその他の汚泥焼却灰と粘土材とセラミック材と
が供給および/または混合される。あるいはまた、(b).
工程において混合された混合物中のCaO含有量が当該
混合物全体の3重量%またはそれ以下となるように、上
記焼却灰と粘土材とセラミック材とが供給および/また
は混合される。このように混合する原料やその混合比を
調整することによって、より高強度の下水汚泥焼却灰あ
るいはその他の汚泥焼却灰由来セラミックスを得ること
ができる。
In a further preferred method of the present invention, the P 2 O 5 content in the mixture mixed in the step (b) is 8% by weight or less of the whole mixture. Then, the sewage sludge incineration ash or other sludge incineration ash, the clay material, and the ceramic material are supplied and / or mixed. Alternatively, (b).
The incinerated ash, the clay material, and the ceramic material are supplied and / or mixed such that the CaO content in the mixture mixed in the step is 3% by weight or less of the entire mixture. By adjusting the raw materials to be mixed and the mixing ratio in this way, it is possible to obtain higher strength sewage sludge incineration ash or other ceramics derived from sludge incineration ash.

【0010】また、本発明のセラミックス製造方法とし
て好ましい他のものでは、上記(a).工程において、上記
粘土材およびセラミック材の粒径が150μmまたはそ
れ以下に調整される。このことによって、各原料物の混
和性を向上させ得、結果、得られる焼成物の緻密さを向
上させることができる。
In another preferred method of the present invention for producing a ceramic material, in the step (a), the particle size of the clay material and the ceramic material is adjusted to 150 μm or less. Thereby, the miscibility of each raw material can be improved, and as a result, the denseness of the obtained fired product can be improved.

【0011】また、本発明のセラミックス製造方法とし
て好ましい他のものでは、上記(c).工程は1050〜1
200℃の範囲内において最高温度が選択される。好ま
しくは、常温から当該選択された最高温度までの昇温に
少なくとも8時間を要するように行われる。かかる昇温
処理条件を設定することによって、焼成中の混合物中か
らのガス除去効率を向上させ、結果、高緻密性の焼結体
を得ることができる。特に好ましい昇温処理条件では、
常温から500℃までの昇温が毎時125℃またはそれ
よりも緩やかな昇温速度で行われるように設定される。
かかる昇温速度を設定することによって、粘土材ととも
に添加され得る有機成分および/または汚泥焼却灰中の
炭素成分を効率的に焼却・除去することができる。
In another preferred method for producing a ceramic according to the present invention, the step (c) is carried out at 1050 to 1
The highest temperature is selected within the range of 200 ° C. Preferably, the heating is performed such that it takes at least 8 hours to raise the temperature from room temperature to the selected maximum temperature. By setting the conditions for the temperature increase, the efficiency of gas removal from the mixture during firing can be improved, and as a result, a highly dense sintered body can be obtained. Under particularly preferred temperature raising treatment conditions,
The temperature is raised from normal temperature to 500 ° C. at a rate of 125 ° C./hour or a slower rate.
By setting the heating rate, the organic components and / or the carbon components in the sludge incineration ash that can be added together with the clay material can be efficiently incinerated and removed.

【0012】また、本発明は、上記目的を達成するた
め、基質中に主として(即ち基質中の大部分に)石英結
晶部分と非晶質ガラス部分とを有し、当該非晶質ガラス
部分にはムライトから成る結晶部分を含むセラミックス
によって実質的に構成された種々のセラミック製品(建
築用資材、土木用資材等)を提供する。而して、かかる
セラミック製品の一典型例として、本発明では、上記セ
ラミックスによって実質的に構成された陶管(セラミッ
クパイプ)を提供する。本発明の陶管では、上記ムライ
ト結晶部分を有する結果、高強度が実現されている。こ
のため、高強度が要求される上下水道用の陶管として好
適に利用され得る。
Further, in order to achieve the above object, the present invention has a quartz crystal part and an amorphous glass part mainly in a substrate (that is, most of the substrate), and the amorphous glass part Provides various ceramic products (construction materials, civil engineering materials, etc.) substantially constituted by ceramics containing a crystal part composed of mullite. Thus, as a typical example of such a ceramic product, the present invention provides a ceramic tube (ceramic pipe) substantially constituted by the above ceramics. In the ceramic tube of the present invention, as a result of having the mullite crystal portion, high strength is realized. Therefore, it can be suitably used as a ceramic pipe for water and sewage requiring high strength.

【0013】本発明の陶管として好ましいものは、上述
の本発明のセラミックス製造方法によって得られるセラ
ミックスによって実質的に構成された陶管である。かか
る製造方法に基づいて得られた陶管は、上記ムライト結
晶部分を有する結果、高強度が実現されている。このた
め、高強度が要求される上下水道用陶管として好適に利
用される。また、産業廃棄物である下水汚泥焼却灰の有
効再利用に寄与することができる。本発明の陶管として
好ましいものは、ムライト結晶部分が上記セラミックス
の9重量%またはそれ以上の割合を占めるものであり、
特に好ましいのはムライト結晶部分が上記セラミックス
の15〜17重量%またはそれ以上の割合を占めるもの
である。このようなセラミックスから構成される陶管で
は、80MPa(1Pa=1.01972×10-5kgf/cm2)また
はそれ以上の三点曲げ強度を有するセラミックスと同じ
かまたはそれに準じる強度を有し得る。かかる高強度陶
管は、土中に埋設するような特に高強度が要求される上
下水道用陶管として好適に利用することができる。
A preferred ceramic tube of the present invention is a ceramic tube substantially constituted by ceramics obtained by the above-described method for producing ceramics of the present invention. The ceramic tube obtained based on such a manufacturing method has high strength as a result of having the mullite crystal part. Therefore, it is suitably used as a ceramic pipe for water and sewage requiring high strength. In addition, it can contribute to the effective reuse of sewage sludge incineration ash, which is industrial waste. A preferred porcelain tube of the present invention is one in which the mullite crystal portion accounts for 9% by weight or more of the above ceramics,
Particularly preferred is one in which the mullite crystal portion accounts for 15 to 17% by weight or more of the ceramics. A ceramic tube made of such a ceramic can have the same or a similar strength as a ceramic having a three-point bending strength of 80 MPa (1 Pa = 1.19772 × 10 −5 kgf / cm 2 ) or more. Such a high-strength porcelain tube can be suitably used as a porcelain tube for water supply and sewerage that requires particularly high strength, such as buried in soil.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明のセラミックス製造
方法の好適な実施形態について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the method for producing a ceramic according to the present invention will be described below.

【0015】先ず、上記(a).工程(原料供給工程)に関
して説明する。本発明のセラミックス製造方法において
は、種々の下水汚泥焼却灰あるいはその他の汚泥焼却灰
を特に組成上の制限なしに用いることができる。例え
ば、一般的な下水汚泥由来の焼却灰は、鉱物的観点から
みると一般に石灰長石、リン酸化合物、石英等から構成
されており、SiO2を主成分とし、これにさらにAl2
3、Na2O、K2O、MgO、Fe23、P25等を
含有しているが、これらの組成比に影響なく、また他の
微量成分を含むものも利用することができる。一般に、
下水汚泥焼却灰はその処理方法によって、高分子系と石
灰系とに分類され得るが、いずれのものも用いることが
できる。高分子系の焼却灰が特に好適に利用し得る。
First, regarding the above (a). Step (raw material supply step),
I will explain. In the ceramic manufacturing method of the present invention,
Means various sewage sludge incineration ash or other sludge incineration ash
Can be used without particular restrictions on composition. example
For example, incineration ash derived from general sewage sludge is
In general, it is composed of lime feldspar, phosphate compound, quartz, etc.
And SiOTwoAs the main component and further AlTwo
O Three, NaTwoO, KTwoO, MgO, FeTwoOThree, PTwoOFiveEtc.
Contains, but does not affect these composition ratios,
Those containing trace components can also be used. In general,
Depending on the treatment method, sewage sludge incineration ash can be polymer-based and stone
Although it can be classified as ash-based,
it can. High molecular incineration ash can be used particularly preferably.

【0016】また、本発明のセラミックス製造方法にお
いて使用される上記粘土材は、アルミナ(Al23)含
有率が鉱物質全体の20重量%またはそれ以上であれば
よく特に制限はないが、焼成時においてガラス質生成の
原因となるCaO、P25の含有量が低いものが本発明
の実施に好ましい。かかる粘土材の組成比としては、例
えば、SiO2:57〜67重量%、Al23:20〜
27重量%、Fe23:5重量%未満、CaO:1重量
%未満、MgO:1重量%未満、K2O:3重量%未
満、Na2O:1重量%未満のものが好ましい。一方、
Fe23、CaO、MgO、K2OおよびNa2Oが上記
組成比以上に過剰に存在すると、得られたセラミックス
基質中におけるガラス相の割合が高くなりすぎ、所望す
る強度の確保が難しくなる。
The clay material used in the method for producing ceramics of the present invention is not particularly limited as long as the alumina (Al 2 O 3 ) content is 20% by weight or more of the entire mineral substance. Those having low contents of CaO and P 2 O 5 which cause vitreous formation at the time of firing are preferable for the practice of the present invention. As the composition ratio of such a clay material, for example, SiO 2 : 57 to 67% by weight, Al 2 O 3 : 20 to
27 wt%, Fe 2 O 3: less than 5 wt%, CaO: less than 1 wt%, MgO: less than 1 wt%, K 2 O: less than 3 wt%, Na 2 O: is preferable less than 1 wt%. on the other hand,
If Fe 2 O 3 , CaO, MgO, K 2 O, and Na 2 O are present in excess of the above composition ratio, the ratio of the glass phase in the obtained ceramic substrate becomes too high, and it is difficult to secure the desired strength. Become.

【0017】また、本発明のセラミックス製造方法にお
いて使用される上記粘土材としては、アルミナ含有率が
25重量%またはそれ以上である粘土材がムライト結晶
成分(ムライト相)を多量に発生させるうえで特に好ま
しい。特にカオリナイトを主要構成粘土鉱物とする粘土
材あるいは長石含有率が少ない粘土材が好適である。こ
のような粘土材はそれ自体または当該粘土材を含む供給
源(天然または人工調製物)として提供される。かかる
粘土材を含む供給源としては、可塑性の天然粘土が好ま
しく、必要に応じてかかる天然粘土を複数種類混合して
もよい。また、使用時において、水分を含んだ可塑性生
粘土でもよく、あるいは加水した際に可塑性を生じるよ
うな乾燥粘土でもよい。陶管を押出し成形する場合には
可塑性粘土が好ましい。
Further, as the above-mentioned clay material used in the method for producing ceramics of the present invention, a clay material having an alumina content of 25% by weight or more generates a large amount of a mullite crystal component (mullite phase). Particularly preferred. In particular, a clay material containing kaolinite as a main constituent clay mineral or a clay material having a low feldspar content is preferable. Such clay material is provided as such or as a source (natural or artificial preparation) containing the clay material. As a source containing such a clay material, a plastic natural clay is preferable, and a plurality of such natural clays may be mixed as necessary. Further, at the time of use, plastic clay containing moisture may be used, or dry clay which produces plasticity when water is added may be used. When clay is extruded, plastic clay is preferred.

【0018】また、本発明のセラミックス製造方法にお
ける上記セラミック材としては、陶器や磁器等の陶磁器
質材料、セメント、ガラス、煉瓦破砕物等が挙げられ
る。本発明に係るセラミック材としては、焼成工程にお
いて析出され得る低融点非晶質ガラス中にガスが溜まる
のを防止するように作用するものが好ましい。例えば、
瓦シャモット、陶管シャモットのようなセラミック焼結
体の破砕物がセラミック材として好適である。後述する
本発明のセラミックス製造方法における焼成温度よりも
高温域で得られたセラミック焼結体由来のセラミック材
(粉末状に破砕されたもの)が特に好ましい。かかる高
温で焼結されたセラミック焼結体から成る粉末を本発明
に係るセラミック材として使用すれば、本発明のセラミ
ックス製造方法における焼成工程において生成される焼
結体中において上記汚泥焼却灰および粘土材由来の低融
点非晶質ガラスが生成された場合であってもかかるセラ
ミック材は粒子のまま残存する。その結果、当該低融点
非晶質ガラス中に発生したガスを外部に放出するための
気孔を確保することができる。さらには、かかるセラミ
ック材を添加することによって、本発明の製造方法にお
ける上記混合物自体の耐火性能を向上させることができ
る。
The ceramic material in the method for producing ceramics of the present invention includes ceramic materials such as ceramics and porcelain, cement, glass, and crushed bricks. The ceramic material according to the present invention is preferably a material that acts to prevent gas from being accumulated in the low melting point amorphous glass that can be precipitated in the firing step. For example,
A crushed ceramic sintered body such as a tile chamotte or a ceramic pipe chamotte is suitable as a ceramic material. A ceramic material derived from a ceramic sintered body (crushed into a powder) obtained in a temperature range higher than the firing temperature in the ceramic manufacturing method of the present invention described below is particularly preferable. If the powder composed of the ceramic sintered body sintered at such a high temperature is used as the ceramic material according to the present invention, the sludge incineration ash and the clay are produced in the sintered body generated in the firing step in the ceramic manufacturing method of the present invention. Even when a low-melting amorphous glass derived from a material is generated, such a ceramic material remains as particles. As a result, pores for releasing gas generated in the low melting point amorphous glass to the outside can be secured. Furthermore, by adding such a ceramic material, the fire resistance performance of the mixture itself in the production method of the present invention can be improved.

【0019】あるいは、クリストバライト、トリジマイ
ト、石英等の結晶質SiO2および/またはムライト
(典型的な組成式:3Al23・2SiO2)から構成
される耐火性に優れるセラミック焼結体を粉砕して得た
粉末も特に好適に用いられ得る。このような粉末から成
るセラミック材は、本発明の製造方法によって得られる
焼却灰由来セラミックスの強度を向上するのに寄与し得
る。
Alternatively, a ceramic sintered body having excellent fire resistance made of crystalline SiO 2 and / or mullite (typical composition formula: 3Al 2 O 3 .2SiO 2 ) such as cristobalite, tridymite and quartz is pulverized. The powder obtained in this manner can also be used particularly preferably. The ceramic material made of such a powder can contribute to improving the strength of the incinerated ash-derived ceramic obtained by the production method of the present invention.

【0020】本発明のセラミックス製造方法では、上述
の汚泥焼却灰と粘土材とセラミック材とを混合する前
に、当該粘土材(またはその供給源)およびセラミック
材の粒径が細かくなるように予め破砕処理を行うことが
よく、特にこれら二つの原料の粒径がそれぞれ150μ
mまたはそれ以下に調整されるようにするとよい。な
お、原料とする汚泥焼却灰は、通常、細粒(微粉)状態
であるが、かかる汚泥焼却灰についても同様に細粒化処
理してもよい。
In the ceramic manufacturing method of the present invention, before mixing the sludge incineration ash, the clay material and the ceramic material, the clay material (or its supply source) and the ceramic material are preliminarily mixed so as to have a small particle size. It is preferable to perform a crushing process.
m or less. The sludge incineration ash used as a raw material is usually in the form of fine particles (fine powder), but the sludge incineration ash may be similarly subjected to a fine-granulation treatment.

【0021】例えば、上記粘土材として種々の乾燥粘土
を使用する場合、♯100程度の篩にかけて分画するこ
とによって、所望する粒径の粉末状乾燥粘土を得ること
ができる。また、粘土材を含む供給源として生粘土を使
用する場合には、予め水に分散させた後に篩で分画する
ことによって、所望する粒径の粉末状生粘土を得ること
ができる。一方、セラミック材は、ロールクラッシャ
ー、インパクトミル、レイモンドミル、縦型ミル等の種
々の粉砕機によって細粒化される。而して、好ましくは
乾燥後、♯100程度の篩にかけて分画することによっ
て、所望する粒径の粉末状セラミック材を得ることがで
きる。
For example, when various dry clays are used as the clay material, a powdery dry clay having a desired particle size can be obtained by fractionating through a sieve of about $ 100. When raw clay is used as a supply source containing a clay material, powdered raw clay having a desired particle size can be obtained by preliminarily dispersing in water and fractionating the mixture with a sieve. On the other hand, the ceramic material is pulverized by various pulverizers such as a roll crusher, an impact mill, a Raymond mill, and a vertical mill. Thus, the powdery ceramic material having a desired particle size can be obtained by drying and fractionating through a sieve of about $ 100.

【0022】次に、上記(b).工程(原料混合工程)に関
して説明する。上述のように調製・供給された各原料
は、好ましくは、上記汚泥焼却灰(典型的には下水汚泥
焼却灰)が20〜40重量%、上記粘土材が30〜40
重量%、上記セラミック材が30〜40重量%の比率で
混合する。この混合比に基づいてセラミックスを製造し
た場合、得られたセラミックス全体の9重量%またはそ
れ以上の割合で上記ムライト結晶部分を含有させること
が容易となる。一方、上記汚泥焼却灰の混合比率が全体
の20重量%より少なすぎる場合は、緻密なセラミック
スが得られ難くなる。一方、上記汚泥焼却灰の混合比率
が全体の40重量%より多すぎる場合は、多量に低融点
非晶質ガラスが生成されすぎるおそれがあり、強度不足
となり得る。また、セラミック材の混合比率が全体の4
0重量%より多すぎる場合は、緻密なセラミックスが得
られ難くなる。一方、セラミック材の混合比率が全体の
30重量%より少なすぎる場合は、上記ガスを外部に放
出するための気孔確保が困難になる。また、粘土材の混
合比率が全体の30重量%より少なすぎる場合は、セラ
ミックスの強度が不足するおそれがある。
Next, the step (b). (Raw material mixing step) will be described. As for each raw material prepared and supplied as described above, the sludge incineration ash (typically, sewage sludge incineration ash) is preferably 20 to 40% by weight, and the clay material is preferably 30 to 40% by weight.
% Of the ceramic material is mixed at a ratio of 30 to 40% by weight. When ceramics are produced based on this mixing ratio, it becomes easy to contain the mullite crystal portion in a ratio of 9% by weight or more of the obtained ceramics. On the other hand, if the mixing ratio of the above-mentioned sludge incineration ash is less than 20% by weight of the whole, it becomes difficult to obtain dense ceramics. On the other hand, when the mixing ratio of the sludge incineration ash is more than 40% by weight of the whole, there is a possibility that a large amount of the low melting point amorphous glass may be generated, and the strength may be insufficient. Also, the mixing ratio of the ceramic material is 4
If the content is more than 0% by weight, it becomes difficult to obtain a dense ceramic. On the other hand, if the mixing ratio of the ceramic material is less than 30% by weight of the whole, it is difficult to secure pores for discharging the gas to the outside. On the other hand, if the mixing ratio of the clay material is less than 30% by weight of the whole, the strength of the ceramic may be insufficient.

【0023】あるいは、これら3種の原料を混合する
際、混合物中のP25含有量が当該混合物全体の8重量
%またはそれ以下となるように、上記汚泥焼却灰と粘土
材とセラミック材を選定し、および/または混合するこ
とが好ましい。あるいはまた、混合物中のCaO含有量
が当該混合物全体の3重量%またはそれ以下となるよう
に上記汚泥焼却灰と粘土材とセラミック材を選定し、お
よび/または混合することが好ましい。このように混合
物中のP25含有量およびCaO含有量を減らすことに
よって、ガラス相の過剰生成を防止し、セラミックスの
強度不足を回避することができる。
Alternatively, when mixing these three types of raw materials, the sludge incineration ash, the clay material, and the ceramic material are mixed such that the P 2 O 5 content in the mixture is 8% by weight or less of the whole mixture. Is preferably selected and / or mixed. Alternatively, it is preferable to select and / or mix the sludge incineration ash, the clay material, and the ceramic material such that the CaO content in the mixture is 3% by weight or less of the entire mixture. By reducing the P 2 O 5 content and the CaO content in the mixture in this way, it is possible to prevent the glass phase from being excessively generated, and to avoid insufficient strength of the ceramic.

【0024】混合手段は特に制限はないが、均質な混合
物が得られ得る混合手段が望ましい。ミックスマラー等
のパンミル、ボールミル等の攪拌ミル、シードフィーダ
ー、土練機等の混練手段によって、上記3種の原料から
成る均質な混合物を得ることができる。特にバッチ式の
混練装置が好適である。
The mixing means is not particularly limited, but is preferably a mixing means capable of obtaining a homogeneous mixture. A homogenous mixture composed of the above three kinds of raw materials can be obtained by a kneading means such as a pan mill such as a mix muller, a stirring mill such as a ball mill, a seed feeder, and a kneading machine. Particularly, a batch-type kneading device is suitable.

【0025】次に、上記(c).工程(焼成工程)に関して
説明する。典型的には、かかる焼成工程には、その前段
階として、所望する形状に上記混合物を成形することが
包含される。かかる成形手段としては特に制限がなく、
セラミック製品製造プロセスにおいて従来多用されてい
る種々の方法が用いられ得る。例えば、一般的な鋳込み
成形、押出し成形、プレス成形(1軸プレス法、CIP
成形法等)が上記混合物から成る成形体を得るために採
用され得る。これらのうち、上述の本発明の陶管を製造
する場合には押出し成形が特に好適である。なお、鋳込
み成形、押出し成形等を行う場合において上記混合物が
水分過多の場合、焼結処理前に乾燥させることが必要で
ある。特に残存水分量が2%またはそれよりも低くなる
まで乾燥処理を施すことが望ましい。このことによっ
て、焼結反応時における水蒸気膨張およびそれに起因す
る爆裂のおそれを取り除くことができる。また、上記混
合時または成形時において、必要に応じて上記混合物に
適当なバインダーを添加してもよい。
Next, the step (c) (the firing step) will be described. Typically, such a firing step involves, as a preliminary step, shaping the mixture into a desired shape. There is no particular limitation on such molding means,
Various methods conventionally used in the ceramic product manufacturing process can be used. For example, general cast molding, extrusion molding, press molding (uniaxial pressing, CIP
Molding method) can be employed to obtain a molded article composed of the above mixture. Of these, extrusion is particularly suitable for producing the above-mentioned ceramic tube of the present invention. In addition, when performing the casting molding, the extrusion molding, and the like, when the mixture is excessive in moisture, it is necessary to dry the mixture before the sintering process. In particular, it is desirable to carry out a drying treatment until the residual water content becomes 2% or less. This can eliminate the risk of steam expansion during the sintering reaction and explosion caused by the expansion. In addition, at the time of the mixing or molding, a suitable binder may be added to the mixture as needed.

【0026】本発明のセラミックス製造方法における焼
成最高温度は汚泥焼却灰等の混合比率によって適宜異な
り得るものであるが、望ましくは1000〜1300℃
であり、より好ましくは1050〜1200℃である。
また当該最高温度の保持時間は典型的には概ね1.5時
間またはそれ以下である。焼成最高温度が上記温度範囲
を大きく下回る場合は、ムライト結晶部分が十分に生じ
得ない。このため、所望する強度が確保できないおそれ
がある。反対に、焼成最高温度が上記温度範囲を大きく
上回る場合もムライト結晶部分が十分に生じ得ず、結局
所望する強度が確保できない。
The maximum firing temperature in the method for producing ceramics according to the present invention may vary depending on the mixing ratio of sludge incineration ash and the like, but is preferably 1000 to 1300 ° C.
And more preferably from 1,050 to 1,200 ° C.
Also, the holding time at the maximum temperature is typically about 1.5 hours or less. If the maximum firing temperature is significantly lower than the above temperature range, mullite crystal parts cannot be sufficiently generated. For this reason, a desired strength may not be secured. Conversely, even when the maximum firing temperature greatly exceeds the above-mentioned temperature range, mullite crystal parts cannot be sufficiently generated, and eventually the desired strength cannot be secured.

【0027】また、焼成工程における昇温速度は、常温
から上記最高温度に到達するまでの昇温時間が少なくと
も1.5時間以上要するように設定することが好まし
い。過剰に速いペースで昇温が進行すると、焼結体表面
層に急速に緻密なガラス相が形成されてしまうおそれが
ある。かかる緻密ガラス相形成は、焼結体内部に発生し
たガスが当該内部にそのまま封入されるのを助長するた
め好ましくない。ガスの封入は強度低下の原因となるか
らである。上記昇温時間が8時間またはそれ以上(例え
ば上記昇温時間が8時間〜12時間)になるような緩慢
な昇温速度が特に好ましい。かかる緩やかな昇温速度に
よれば、焼成中の混合物中からのガス除去効率を向上さ
せ、典型的には吸水率1%以下のような高緻密性のセラ
ミックスを得ることができる。また、さらに好ましく
は、常温から500℃までの昇温を毎時125℃または
それよりも緩やかな昇温速度で行われるように設定す
る。かかる昇温速度の設定によって、混合物中の粘土材
とともに添加され得る(即ち供給源に含まれ得る)有機
成分および/または汚泥焼却灰に含まれ得る炭素成分を
効率的に焼却・除去することができる。
It is preferable to set the heating rate in the firing step so that the heating time from normal temperature to the maximum temperature requires at least 1.5 hours. If the temperature rises at an excessively fast pace, a dense glass phase may be rapidly formed on the surface layer of the sintered body. The formation of such a dense glass phase is not preferable because it promotes that the gas generated inside the sintered body is directly enclosed in the inside. This is because gas filling causes a reduction in strength. A slow heating rate such that the heating time is 8 hours or longer (for example, the heating time is 8 hours to 12 hours) is particularly preferable. According to such a slow heating rate, the efficiency of gas removal from the mixture during firing can be improved, and a highly dense ceramic having a water absorption of typically 1% or less can be obtained. More preferably, the temperature is set so that the temperature is raised from room temperature to 500 ° C. at a rate of 125 ° C./hour or a slower rate. By setting the heating rate, it is possible to efficiently incinerate and remove organic components that can be added together with the clay material in the mixture (that is, may be included in the supply source) and / or carbon components that can be included in the sludge incineration ash. it can.

【0028】而して、上述の本発明のセラミックス製造
方法によって製造されたセラミックスは、使用する原料
の組成によって異なり得るが、基質の主要構成要素とし
て非晶質ガラス部分と石英結晶部分とを有し、且つ非晶
質ガラス部分にはムライト結晶部分(ムライト相)が含
まれることを特徴とする。かかるムライトは、典型的に
は、低融点非晶質ガラスから焼結後の冷却過程において
偏析した柱状ムライトである。而して、かかるガラス中
に偏析したムライト結晶の周りには熱膨張係数の相違に
よって圧縮応力場が発生し得、結果、高強度が実現され
る。また、好ましくは当該非晶質ガラス部分にはさらに
ヘマタイト(Fe23)から成る結晶部分が含まれる。
このことによって緻密性を向上させることができる。さ
らには、低融点非晶質ガラス部分の一部が結晶化した石
灰長石、ソーダ長石および/またはカリ長石が含まれ得
る。
The ceramics manufactured by the above-described method for manufacturing a ceramics of the present invention may have an amorphous glass part and a quartz crystal part as main constituents of the substrate, although it may vary depending on the composition of the raw materials used. In addition, the amorphous glass portion includes a mullite crystal portion (a mullite phase). Such mullite is typically columnar mullite segregated from a low melting point amorphous glass in a cooling process after sintering. Thus, a compressive stress field can be generated around the mullite crystals segregated in the glass due to a difference in thermal expansion coefficient, and as a result, high strength is realized. Preferably, the amorphous glass portion further includes a crystal portion made of hematite (Fe 2 O 3 ).
Thereby, the denseness can be improved. Further, it may include lime feldspar, soda feldspar and / or potassium feldspar in which a part of the low melting point amorphous glass part is crystallized.

【0029】以上、説明した本発明のセラミックス製造
方法によって、産業廃棄物である下水汚泥を焼却処理し
た残渣である焼却灰から種々のセラミック製品を製造す
ることができる。特に、本方法では高強度の製品を得る
ことができるので、製造されたセラミックスは種々の用
途に適用され得る。例えば、本方法によって製造される
セラミックスから成る製品としては、内装用または外装
用建築資材、土木用資材等が挙げられる。例えば、上述
の本発明のセラミックス製造方法に、従前の種々の成型
加工手段を適宜選択・適用することによって、いかなる
セラミック製品(例えば内外装用タイル等の建築材料、
人工骨等の生体材料、セラミックス基板等の電子材料)
も作製することができる。
According to the above-described ceramic manufacturing method of the present invention, various ceramic products can be manufactured from incinerated ash which is a residue obtained by incinerating sewage sludge which is industrial waste. In particular, since a high-strength product can be obtained by the present method, the manufactured ceramics can be applied to various uses. For example, products made of ceramics produced by the present method include interior or exterior building materials, civil engineering materials, and the like. For example, any ceramic product (for example, building materials such as tiles for interior and exterior,
Biomaterials such as artificial bones, and electronic materials such as ceramic substrates)
Can also be produced.

【0030】本方法によって得られる好適なセラミック
製品の一典型例は、上下水道用等に用いられる陶管(セ
ラミックパイプ)である。以下、本発明によって提供さ
れるセラミック製品の一典型例として上記本発明の陶管
について説明する。
A typical example of a suitable ceramic product obtained by the present method is a ceramic pipe (ceramic pipe) used for water supply and sewerage. Hereinafter, the ceramic tube of the present invention will be described as a typical example of the ceramic product provided by the present invention.

【0031】本発明の陶管は、基質中に石英結晶部分と
非晶質ガラス部分とを有し、当該非晶質ガラス部分には
ムライトから成る結晶部分を含むセラミックスによって
実質的に構成されていることを構成上の特徴とする陶管
である。かかるムライトから成る結晶部分が陶管を構成
するセラミックス全体の9重量%またはそれ以上を占め
るものが好ましい。また、上水道管または下水道管とし
て土中に埋設するようなものとしては、80MPaまた
はそれ以上の三点曲げ強度を有するセラミックスまたは
それに準じる強度を有するセラミックスから実質的に構
成される陶管が好ましい。これら性能を有する本発明の
陶管は、上記本発明のセラミックス製造方法により、あ
るいは、本方法に準じる方法、例えば汚泥焼却灰等に代
えて上記3種の原料を混合した場合と構成成分が等しく
なるように予め調製された高純度の人工原料を用いたこ
とを特徴とする製造方法であって、本発明のセラミック
ス製造方法と同等の結果物を得られる製造方法によって
製造することができる。
The ceramic tube of the present invention has a quartz crystal portion and an amorphous glass portion in a substrate, and the amorphous glass portion is substantially constituted by ceramics containing a crystal portion made of mullite. This is a pottery tube characterized in that it has a structural characteristic. It is preferable that the crystal part composed of such mullite accounts for 9% by weight or more of the whole ceramics constituting the ceramic tube. In addition, as a pipe which is buried in the soil as a water pipe or a sewer pipe, a ceramic pipe substantially composed of ceramics having a three-point bending strength of 80 MPa or more or ceramics having a strength equivalent thereto is preferable. The ceramic tube of the present invention having these performances has the same composition as the above-described ceramic manufacturing method of the present invention, or a method according to the present method, for example, the case where the above three kinds of raw materials are mixed in place of sludge incineration ash or the like. This is a production method characterized by using a high-purity artificial raw material prepared in advance, and can be produced by a production method capable of obtaining a result equivalent to the ceramic production method of the present invention.

【0032】本発明のセラミックス製造方法によって本
発明の陶管を製造する場合、上述の(a).原料供給工程、
(b).原料混合工程および(c).焼成工程を実施するほかは
従来の陶管製造プロセスと同様の技法を用いればよく、
特に制限はない。典型的には、一定のサイズ・形状の口
金を有する押出成形機(オーガー型等)に上記混合物
(あるいはバインダー等をさらに添加したもの)を供給
しつつ上記口金から押し出すことによって、一体断面形
状を有する管状成形体を得ることができる。而して、か
かる管状成形体は、上述のように適切に乾燥処理された
後、上述の本発明に係る温度条件で焼成処理することに
よって所望する形状の本発明の陶管を得ることができ
る。なお、かかる押出し成形技法自体および当該押出し
成形に使用される押出成形機の機構や運転方法自体は当
該分野において周知であり、特に本発明を特徴付けるも
のでもないため、これ以上の詳細な説明は省略する。
When the ceramic tube of the present invention is manufactured by the ceramic manufacturing method of the present invention, the above-mentioned (a).
(b) The raw material mixing step and (c).
There is no particular limitation. Typically, an extruder (eg, an auger type) having a die having a certain size and shape is extruded from the die while supplying the mixture (or a binder or the like) to the extruder to form an integral cross-sectional shape. A tubular molded article having the same can be obtained. Thus, such a tubular molded body is appropriately dried, as described above, and then fired under the above-described temperature conditions according to the present invention, whereby a ceramic tube of the present invention having a desired shape can be obtained. . The extrusion technique itself and the mechanism and operation method of the extruder used for the extrusion are well known in the art and do not particularly characterize the present invention, and therefore, detailed description thereof is omitted. I do.

【0033】[0033]

【実施例】以下に説明するいくつかの実施例によって本
発明をさらに詳細に説明するが本発明をかかる実施例に
示すものに限定することを意図したものではない。
The present invention will be described in more detail with reference to the following examples, but it is not intended to limit the present invention to those shown in the examples.

【0034】[0034]

【表1】 [Table 1]

【0035】[0035]

【表2】 [Table 2]

【0036】[0036]

【表3】 [Table 3]

【0037】表1に示す組成の下水汚泥焼却灰、粘土材
(ここでは彫塑用乾燥粘土粉末)および上記セラミック
材(ここでは陶管シャモット)を用いて、本発明のセラ
ミックス製造方法を実施し、計9種の組成の異なるセラ
ミックスを製造した。すなわち、表2にNo.1〜N
o.9として示す計9通りの混合比率(乾粉換算での重
量%)で上記3種の原料を混合した。なお、この混合比
に基づいて算出した各混合物(No.1〜No.9)中
に存在する鉱物質組成比を表3に示す。而して、これら
原料の混合は、石川式混合機を使用した。次いで、各混
合物をそれぞれ1軸プレスで予備成形した後、1500
トン/cmの加圧(静水圧)条件でCIP成形を行っ
た。これを下水汚泥焼却灰の添加量に応じて表2に示す
焼成温度で1時間焼成した。なお、常温から各焼成温度
に至るまでの昇温速度は室温から500℃までは毎時1
00℃、500℃から各焼成温度までは毎時125℃と
した。
Using the sewage sludge incineration ash, clay material (here, dry clay powder for sculpture) and the above ceramic material (here, ceramic pipe chamotte) having the composition shown in Table 1, the ceramic production method of the present invention was carried out. Nine types of ceramics having different compositions were produced. That is, in Table 2, No. 1 to N
o. The above three kinds of raw materials were mixed at a total of nine mixing ratios (weight% in terms of dry powder) shown as 9. Table 3 shows the composition ratio of minerals present in each of the mixtures (No. 1 to No. 9) calculated based on this mixture ratio. Thus, for mixing these raw materials, an Ishikawa-type mixer was used. Next, each mixture was preformed by a uniaxial press, and then 1500
CIP molding was performed under a pressure (hydrostatic pressure) of ton / cm 2 . This was fired for one hour at the firing temperature shown in Table 2 according to the amount of sewage sludge incineration ash added. The heating rate from room temperature to each firing temperature is 1 hour / hour from room temperature to 500 ° C.
The temperature was set to 125 ° C./hour from 00 ° C. and 500 ° C. to each firing temperature.

【0038】焼成工程終了後、得られたセラミックスを
3×4×40Lの曲げ強度試験片に切り出し、常法(JI
S R 1601)に基づいて3点曲げ試験を行った。合わせて
吸水率の評価を行った。また、上記曲げ強度試験後、各
試験片を粉砕して粉末X線回折解析を行った。これらの
結果を表4に示す。なお、表4中のNo.1〜No.9
は上記混合物のNo.に対応している。また、試験片N
o.1の粉末X線回折の結果(XRDパターン)を図1
に示し、試験片No.2〜No.8の粉末X線回折の結
果(XRDパターン)を図2に示す。
After completion of the firing step, the obtained ceramic was cut into a 3 × 4 × 40 L bending strength test piece and subjected to a conventional method (JI
A three-point bending test was performed based on SR 1601). In addition, the water absorption was evaluated. After the bending strength test, each test piece was pulverized and subjected to powder X-ray diffraction analysis. Table 4 shows the results. In addition, No. in Table 4 1 to No. 9
Is the No. of the above mixture. It corresponds to. The test piece N
o. 1 shows the result of powder X-ray diffraction (XRD pattern) of FIG.
The test piece No. 2-No. 8 shows the result of the powder X-ray diffraction (XRD pattern) of FIG.

【0039】[0039]

【表4】 [Table 4]

【0040】表4および図1、図2から明らかなよう
に、90MPaを上回る3点曲げ強度が認められたN
o.1〜No.5の試験片(セラミックス)は、いずれ
も結晶相として石英(図中の黒丸)、ムライト(図中の
白丸)、ヘマタイト(図中の黒三角)、ネフェライト
(図中の白三角)の存在が認められた。これら試験片で
は吸水率も0.2〜0.3%と低く、非常に緻密な構造
であることが示唆された。一方、3点曲げ強度が80〜
90MPaであるNo.6〜No.8の試験片(セラミ
ックス)では、さらに結晶相としてアノーサイト(図中
の白四角)が存在することが認められた。これら試験片
では吸水率が0.5〜0.7%であった。なお、下水汚
泥焼却灰の混合比が全体の50重量%であり、粘土材と
セラミック材の混合比が各々全体の25重量%であった
No.9の試験片では、3点曲げ強度が80MPaに満
たなかった。また、かかる混合比によれば、CaOおよ
びP25の存在比がそれぞれ3重量%および8重量%を
上回っていた。また、吸水率は1.5%であった。
As is clear from Table 4 and FIGS. 1 and 2, N having a three-point bending strength exceeding 90 MPa was recognized.
o. 1 to No. All of the test pieces (ceramics) of No. 5 contained quartz (black circles in the figure), mullite (white circles in the figure), hematite (black triangles in the figure), and neferrite (white triangles in the figure) as crystal phases. Was observed. These test pieces also had a low water absorption of 0.2 to 0.3%, suggesting that they had a very dense structure. On the other hand, the three-point bending strength is 80 to
No. 90 MPa. 6-No. In the test piece (ceramics) of No. 8, it was recognized that anorthite (open square in the figure) was further present as a crystal phase. These test pieces had a water absorption of 0.5 to 0.7%. In addition, the mixing ratio of the sewage sludge incineration ash was 50% by weight of the whole, and the mixing ratio of the clay material and the ceramic material was 25% by weight of the whole, respectively. In the test piece of No. 9, the three-point bending strength was less than 80 MPa. According to the mixing ratio, the abundance ratios of CaO and P 2 O 5 exceeded 3% by weight and 8% by weight, respectively. The water absorption was 1.5%.

【0041】次に、上記No.1と同様の条件で得たセ
ラミックスの微細構造を電子顕微鏡(TEM:×400
00)によって観察した。得られたTEM写真を図3お
よび図4に示す。これら電顕写真から明らかなように、
本実施例で得られた本発明のセラミックスの基質は主と
して石英結晶から成る部分(図3中のAで示す部分)
と、非晶質ガラス(Si−Al−P−Ca−K−O系)
から成る部分(図3中のBで示す部分)とから構成され
ており、かかる非晶質ガラス部分にはムライトから成る
結晶部分(図4中のCで示す部分)とヘマタイトから成
る結晶部分(図4中のDで示す部分)とが高率に含まれ
ていた。具体的には、ムライトが17重量%、ヘマタイ
トが9重量%、石英が68重量%、ネフェライトが6重
量%であった。
Next, the above No. The microstructure of the ceramic obtained under the same conditions as in Example 1 was examined with an electron microscope (TEM: × 400
00). FIGS. 3 and 4 show the obtained TEM photographs. As is clear from these electron micrographs,
The substrate of the ceramics of the present invention obtained in this example is a portion mainly composed of quartz crystal (portion indicated by A in FIG. 3).
And amorphous glass (Si-Al-P-Ca-KO system)
(A portion indicated by B in FIG. 3). The amorphous glass portion includes a crystal portion made of mullite (a portion shown by C in FIG. 4) and a crystal portion made of hematite (a portion indicated by C in FIG. 4). 4 (a portion indicated by D in FIG. 4). Specifically, mullite was 17% by weight, hematite was 9% by weight, quartz was 68% by weight, and neferrite was 6% by weight.

【0042】[0042]

【発明の効果】本発明のセラミックス製造方法によれ
ば、下水汚泥焼却灰を原料としても高強度のセラミック
スを製造することができる。また、かかる製造方法によ
って、産業廃棄物である下水汚泥焼却灰から高強度を有
する陶管その他のセラミック製品を製造することができ
る。従って、本発明によれば、産業廃棄物である下水汚
泥焼却灰のさらなる有効利用を図ることができる。
According to the method for producing ceramics of the present invention, high-strength ceramics can be produced even using sewage sludge incineration ash as a raw material. Further, by such a manufacturing method, a ceramic pipe or other ceramic products having high strength can be manufactured from incinerated sewage sludge as industrial waste. Therefore, according to the present invention, further effective utilization of sewage sludge incineration ash, which is industrial waste, can be achieved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】一実施例に係る本発明のセラミックスの粉末X
線回折図形(XRDパターン)を示すグラフである。
FIG. 1 shows a powder X of a ceramic of the present invention according to one embodiment.
It is a graph which shows a line diffraction pattern (XRD pattern).

【図2】一実施例に係る本発明のセラミックスの粉末X
線回折図形(XRDパターン)を示すグラフである。
FIG. 2 shows a powder X of the ceramic of the present invention according to one embodiment.
It is a graph which shows a line diffraction pattern (XRD pattern).

【図3】一実施例に係る本発明のセラミックスの微細構
造を示す電子顕微鏡写真(TEM写真)である。
FIG. 3 is an electron micrograph (TEM photograph) showing the fine structure of the ceramic of the present invention according to one example.

【図4】一実施例に係る本発明のセラミックスの微細構
造を示す電子顕微鏡写真(TEM写真)である。
FIG. 4 is an electron micrograph (TEM photograph) showing the fine structure of the ceramic of the present invention according to one example.

フロントページの続き (72)発明者 岩田 美佐男 愛知県名古屋市西区則武新町三丁目1番36 号 株式会社ノリタケカンパニーリミテド 内 Fターム(参考) 4D059 AA03 BB01 CC04 4G030 AA27 AA36 AA37 BA20 CA01 HA05 Continuation of the front page (72) Inventor Misao Iwata 3-36 Noritake Shinmachi, Nishi-ku, Nagoya-shi, Aichi F-term (reference) in Noritake Co., Ltd. 4D059 AA03 BB01 CC04 4G030 AA27 AA36 AA37 BA20 CA01 HA05

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下水汚泥焼却灰からセラミックスを製造
する方法であって、 (a).下水汚泥焼却灰と、アルミナ含有率が鉱物質全体の
20重量%またはそれ以上である粘土材と、セラミック
材とを供給する工程、 (b).該下水汚泥焼却灰と粘土材とセラミック材とを混合
する工程、および (c).該混合する工程によって得られた混合物を焼成する
工程、を包含し、基質中に主として石英結晶部分と非晶
質ガラス部分とを生じさせ、該非晶質ガラス部分にムラ
イトから成る結晶部分を生じさせる、セラミックス製造
方法。
1. A method for producing ceramics from sewage sludge incineration ash, comprising: (a) a sewage sludge incineration ash, a clay material having an alumina content of 20% by weight or more of the entire mineral substance, and a ceramic. (B) mixing the sewage sludge incineration ash, clay material, and ceramic material; and (c) firing the mixture obtained by the mixing process. A method for producing a ceramic, wherein a quartz crystal part and an amorphous glass part are mainly produced in a substrate, and a crystal part composed of mullite is produced in the amorphous glass part.
【請求項2】 前記(b).工程において、前記下水汚泥焼
却灰が20〜40重量%、前記粘土材が30〜40重量
%、前記セラミック材が30〜40重量%の比率でこれ
ら材料が混合される、請求項1に記載のセラミックス製
造方法。
2. In the step (b), the sewage sludge incineration ash is 20 to 40% by weight, the clay material is 30 to 40% by weight, and the ceramic material is 30 to 40% by weight. The ceramic manufacturing method according to claim 1, wherein the ceramics are mixed.
【請求項3】 基質中に主として石英結晶部分と非晶質
ガラス部分とを有し、該非晶質ガラス部分にはムライト
から成る結晶部分を含むセラミックスによって実質的に
構成される陶管。
3. A ceramic tube having a quartz crystal part and an amorphous glass part mainly in a substrate, wherein the amorphous glass part is substantially constituted by ceramics containing a crystal part made of mullite.
【請求項4】 請求項1または2に記載のセラミックス
製造方法によって製造されるセラミックスであって、基
質中に主として石英結晶部分と非晶質ガラス部分とを有
し、該非晶質ガラス部分にはムライトから成る結晶部分
を含むセラミックスによって実質的に構成される陶管。
4. A ceramic produced by the method for producing a ceramic according to claim 1 or 2, wherein the substrate mainly has a quartz crystal part and an amorphous glass part, and the amorphous glass part has A ceramic tube substantially composed of ceramics containing a crystal part composed of mullite.
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